本实用新型公开了一种燃气分子碰撞扩散预混低氮燃烧装置及其燃烧头。所述燃烧头包括燃烧头本体，所述燃烧头本体设置有一个中心管道、若干第一环层管道、若干第二环层管道、环形火焰成型区；第一环层、第二环层依次设置在中心管道与环形火焰成型区之间；本实用新型通过在中心管道的外围布置第一环层管道、第二环层管道，使得燃烧头本体在中心管道的外围沿径向能够形成多个相互独立的预混区域，则在燃烧过程中，若其中某一个预混区域因故障而不能正常工作时，不会影响其它区域的正常工作。本实用新型所述的燃气与空气能够充分预混，因此，燃烧时几乎无局部高温点存在，能有效显著降低氮氧化物的生成。